Sifat-sifat pada Sistem Periodik Unsur (SPU)

 Sifat-sifat pada Sistem Periodik Unsur (SPU)

1.      Jari-jari atom

Jari-jari atom merupakan jarak elektron terluar ke inti atom dan menunjukan ukuran suatu atom. Jari-jari atom sukar diukur sehingga pengukuran jari-jari atom dilakukan dengan cara mengukur jarak inti antar dua atom yang berikatan sesamanya.

Dalam suatu golongan, jari-jari atom semakin ke atas cenderung semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke atas, kulit elektron semakin kecil. Dalam suatu periode, semakin ke kanan jari-jari atom cenderung semakin kecil. Hal ini terjadi karena semakin ke kanan jumlah proton dan jumlah elektron semakin banyak, sedangkan jumlah kulit terluar yang terisi elekteron tetap sama sehingga tarikan inti terhadap elektron terluar semakin kuat.

2.      Energi ionisasi

Jika dalam suatu atom terdapat satu elektron di luar subkulit yang mantab, elektron ini cenderung mudah lepas supaya mempunyai konfigurasi seperti gas mulia. Namun, untuk melepaskan elektron dari suatu atom dperlukan energi. Energi yang diperlukan untuk melepaskan elektron dari suatu atom di namakan energi ionisasi. Dalam suatu periode semakin banyak elektron dan proton gaya tarik menarik elektron terluar dengan inti semakin besar (jari-jari kecil) Akibatnya, elektron sukar lepas sehingga energi untuk melepas elektron semakin besar. Hal ini berarti energi ionisasi besar.

Jika jumlah elektronnya sedikit, gaya tarik menarik elektron dengan inti lebih kecil (jari-jarinya semakain besar). Akibatnya, energi untuk melepaskan elektron terluar relatif lebih kecil berarti energi ionisasi kecil.

Unsur-unsur yang segolongan : energi ionisasi makin ke bawah makin kecil, karena elektron terluar akin jauh dari inti (gaya tarik inti makin lemah), sehingga elektron terluar makin mudah di lepaskan. Unsur-unsur yang seperiode : energi ionisasi pada umumnya m

akin ke kanan makin besar, karena makin ke kanan gaya tarik inti makin kuat.

Kekecualian :

unsur-unsur golongan II A memiliki energi ionisasi yang lebih besar dari pada golongan III A, dan energi ionisasi golongan V A lebih besar dari pada golongan VI A.

3.      Keelektronegatifan

Kelektronegatifan adalah kemampuan suatu atom untuk menarik elektron dari atom lain. Faktor yang mempengaruhi keelektronegatifan adalahgaya tarik dari inti terhadap elektron dan jari-jari atom.

Unsur-unsur yang segolongan : keelektronegatifan makin ke bawah makin kecil, karena gaya taik-menarik inti makin lemah. Unsur-unsur bagian bawah dalam sistem periodik cenderung melepaskan elektron.

Unsur-unsur yang seperiode : keelektronegatifan makin kekanan makin besar.keelektronegatifan terbesar pada setiap periode dimiliki oleh golongan VII A (unsur-unsur halogen). Harga kelektronegatifan terbesar terdapat pada flour (F) yakni 4,0, dan harga terkecil terdapat pada fransium (Fr) yakni 0,7.

Harga keelektronegatifan penting untuk menentukan bilangan oksidasi ( biloks ) unsur dalam sutu senyawa. Jika harga kelektronegatifan besar, berati unsur yang bersangkutan cenderung menerim elektron dan membentuk bilangan oksidasi negatif. Jika harga keelektronegatifan kecil, unsur cenderung melepaskan elektron dan membentuk bilangan oksidasi positif. Jumlah atom yang diikat bergantung pada elektron valensinya.

4.      Afinitas Elektron

Afinitas elektron ialah energi yang dibebaskan atau yang diserap apabila suatu atom menerima elektron.

Jika ion negatif yeng terbentuk bersifat stabil, maka proses penyerapan elektron itu disertai pelepasan energi dan afinitas elektronnya dinyatakan dengan tanda negative. Akan tetapi jika ion negative yang terbentuk tidak stabil, maka proses penyerapan elektron akan membutuhkan energi dan afinitas elektronnya dinyatakan dengan tanda positif. Jadi, unsur yang mempunyai afinitas elektron bertanda negatif mempunyai kecenderungan lebih besar menyerap elektron daripada unsur yang afinitas elektronnya bertanda positif. Makin negative nilai afinitas elektron berarti makin besar kecenderungan menyerap elktron.

Dalam satu periode dari kiri ke kanan, jari-jari semkain kecil dangaya tarik inti terhadap elektron semakin besar, maka atom semakin mudah menarik elektron dari luar sehingga afinitas elektron semakin besar.

Pada satu golongan dari atas ke bawah, jari-jari atom makin besar, sehingga gaya tarik inti terhadap elektron makin kecil, maka atom semakin sulit menarik elektron dari luar, sehingga afinitas elektron semakin kecil.

5.      Kereaktifan

Reaktif artinya mudah bereaksi. Unsur-unsur logam pada system periodik, makin ke bawah makin reaktif, karena makin mudah melepaskan elektron. Unsur-unsur bukan logam pada sistem periodik, makin ke bawah makin kurang reakatif, karena makin sukar menangkap electron.

Kereaktifan suatu unsur bergantung pada kecenderungannya melepas atau menarik elektron. Jadi, unsur logam yang paling reatif adalah golongan VIIA (halogen).

Dari kiri ke kanan dalam satu periode, mula-mula kereaktifan menurun kemudian bertambah hingga golongan VIIA. Golongan VIIA tidak rekatif. 

6.      Sifat Logam 

Dalam sistem periodik sifat-sifat logam makin ke bawah makin bertambah, sedangkan makin ke kanan makin berkurang. Oleh karena itu unsur-unsur logam terletak di bagian kiri dan unsur-unsur nonlogam di bagian kanan sistem periodik. Batas logam dan nonlogam pada sistem periodik sering digambarkan dengan tangga diagonal bergaris tebal. 

7.      Titik Lebur

Dari kiri ke kanan titik cair dan titik lebur mula-mula naik secara bertahap dan mencapai puncaknya pada golongan IVA kemudian turun secara drastis. Titik cair dan titik lebur tertinggi dimiliki unsur golongan IVA, sedangkan yang terendah dimiliki oleh unsur golongan VIIIA (gas mulia). 

8.      Titik Didih

Berdasarkan titik didih dapat disimpulkan sebagai berikut:

• Dalam satu periode, titik didih naik dari kiri ke kanan sampai golongan IVA, kemudian turun drastis. Titik didih terendah dimiliki oleh unsur golongan VIIIA.
• Dalam satu golongan, ternyata ada dua jenis kecenderungan: unsur-unsur golongan IA – IVA, titik didih makin rendah dari atas ke bawah; unsur-unsur golongan VA – VIIIA, titik didihnya makin tinggi.

9.      Jari-Jari Ion

Jari‐jari ion, jarak antara inti atom dengan kulit elektron. Untuk ion positif selalu < dari jari‐jari atom, sedangkan untuk negatif > dari jari‐jari atom.

GAS IDEAL, GAS NYATA DAN TEORI KINETIK GAS

TUGAS KIMIA DASAR

GAS IDEAL, GAS NYATA DAN TEORI KINETIK GAS

I.                   PENGERTIAN GAS IDEAL

Gas ideal adalah suatu gas yang diidekan oleh manusia, secara real gas ideal tidak ditemukan di permukaan bumi. Gas real pada tekanan di bawah kira-kira dua kali tekanan atmosfer dapat dilakukan sebagai gas ideal. Bahkan dalam hal uap jenuh pada kesetimbangan dengan uap cairnya persamaan keadaan gas ideal bisa dipakai jika tekanan uapnya rendah. Untuk memberikan gambaran tentang keadaan gas ideal para ahli memberikan diskripsi baik secara makroskopik maupun secara mikroskopik yang akan dibahas pada sub bab selanjutnya.Gas Ideal adalah gas yang mematuhi persamaan gas umum dari pV = nRT dan hukum gas lainnya di semua suhu dan tekanan.

  p=Tekanan absolut gas(atm)

  V=volum spesifik gas (liter)

  R=konstanta gas  (0,082 L.atm/mol atau   8,314j/kmol

  T=suhu temperatur absolut gas (k)

  n=jumlah mol gas

Pengaruh Tekanan

Gas-gas yang kompresibel lebih pada tekanan rendah dan kurang kompresibel pada tekanan tinggi dari yang diharapkan dari perilaku ideal.

Pengaruh Temperatur/Suhu

Penyimpangan dari perilaku gas nyata kurang ideal dengan peningkatan suhu.Dengan demikian, gas nyata menunjukkan perilaku yang ideal pada tekanan rendah dan suhu tinggi.

Kriteria Gas Ideal:

1)      Partikel gas ideal tersebar merata dalam ruang yg sempit, jumlahnya banyak.

2)      Partikel gas ideal bergerak arahnya   sembarangan (acak).

3)      Partikel gas memenuhi hukum newton.

Sifat Gas Ideal :

1)      Molekul-molekul gas merupakan materi   bermasa yang di anggap tidak mempunyai   volume.

2)      Gaya tarik menarik atau tolak menolak antara   molekul di anggap nol.

II.                GAS NYATA

Gas nyata adalah gas yang tidak mematuhi persamaan dan hukum gas lainya di semua kondisi suhu dan tekanan.

Sifat Gas nyata :

1)      Volume gas nyata tidak dapat di abaikan.

2)      Terdapat gaya tarik menarik antara molekul-  molekul gas, terutama jika tekanan volume di   perbesar atau di perkecil.

3)      Adanya interaksi atau gaya tarik menarik antara   molekul gas nyata yang sangat kuat yang   menyebabkan molekulnya tidak lurus dan tekanan   dinding menjadi lebih kecil dari pada gas ideal.

Penyebab Penyimpangan

Van der Waals menunjukkan asumsi kesalahan yang dibuat dalam merumuskan model kinetik molekular gas.

Kekuatan tarik antara molekul gas dianggap diabaikan. Asumsi ini hanya berlaku pada tekanan rendah dan suhu tinggi karena dalam kondisi molekul berjauhan. Tetapi pada tekanan tinggi dan suhu rendah volume gas kecil dan sehingga kekuatan menarik meskipun sangat kecil.

Perbedaan Gas Nyata dan gas ideal

-          Gas Ideal patuhi semua hukum dalam semua gas keadaan suhu dan tekanan.

-          Gas nyata mematuhi hukum gas hanya pada tekanan suhu rendah dan tinggi.

-          Volume yang ditempati oleh molekul diabaikan dibandingkan dengan total volume ditempati oleh gas.

-          Volume yang ditempati oleh molekul tidak dapat diabaikan dibandingkan dengan total   volume ditempati oleh gas.

-          Kekuatan tarik antara molekul diabaikan.

-          Kekuatan tarik yang tidak dapat diabaikan sama   sekali suhu dan tekanan.

-          Mematuhi persamaan gas ideal

     pV = nRT

-          Mematuhi persamaan Van Der Waals

III.             TEORI KINETIK GAS

Teori kinetik gas menjelaskan tentang sifat-sifat makroskopis gas, seperti tekanan, temperatur, volume dengan menganggap komposisi dan gerak molekul. Secara esensial, teori ini mengungkapkan bahwa tekanan bukan tolakan antara molekul diam, namun tumbukan antara molekul-molekul yang bergerak dengan kecepatan tertentu. Teori kinetik disebut juga teori kinetik molekul atau teori tumbukan.

Asumsi Dasar Teori Kinetik molekul gas adalah sebagai berikut :

a)      Dalam satu satuan volume dari gas berisi jumlah molekul yang cukup banyak

Asumsi dasar ini didasari atas penemuan bilangan Avogadro yang menunjukkan jumlah molekul dalam 1 kg – mol pada tekanan 76 cmHg dan temperature 0⁰ C (keadaan normal).

1 kg – mol = 22,4 m³

1 kg – mol berisi 6,03 x 10²³

Dari ketentuan ini dapat dihitung bahwa dalam 1 m³ gas dalam kondisi normal/standar terdapat 3 x 10²⁵ molekul. Jumlah ini cukup besar.

b)      Molekul terpisah pada jarak yang jauh bila dibandingkan dengan ukuran molekul itu sendiri dan dalam keadaan terus bergerak

Berdasarkan kondisi standard (tekanan 76 cmHg dan temperature 0⁰C), 1 m³ berisi 3 x 10²⁵ molekul. Tentukan berapa kali diameter molekul jarak antar molekul tersebut. Dalam kondisi standar diperkirakan diameter molekul 3 x 10^-10 m.

c)      Molekul tidak melakukan gaya satu sama lain kecuali pada saat bertumbukan.

Asumsi ini memberi petunjuk bahwa di antara dua tumbukan molekul bergerak lurus beraturan.

d)     Tumbukan antara dua molekul adalah tumbukan lenting sempurna. Dinding tempat tumbukan licin sempurna

Asumsi ini menunjukkan bahwa kecepatan searah dinding tidak berubah besarnya.

e)      Pada saat tidak ada gaya dari luar kedudukan molekul dalam satu volume tersebar merata di seluruh ruangan.

Pengertian ini memberi petunjuk bahwa, jika:

V = volume yang ditempati molekul

N = jumlah molekul dalam volume V

n = jumlah molekul per satuan volume

menurut asumsi dasar tersebut, maka di setiap titik dalam volume V harga n harus sama.

dN= n dV

Jika diambil volume dV yang cukup kecil maka dalam volume dV ini akan terdapat sejumlah molekul dN yang besarnya dapat dinyatakan dengan rumus di atas berlaku untuk dV yang masih bisa ditempati oleh sejumlah molekul yang cukup besar, sedangkan rumus di atas tidak akan berlaku jika dV kecil sekali hingga lebih kecil dari volume sebuah molekul sehingga dN dan dV adalah nol.

f)       Semua arah dari kecepatan molekul memiliki kemungkinan yang sama

Asumsi ini memberi petunjuk bahwa arah kecepatan molekul pada suatu saat bisa dianggap ke arah ke mana saja.

Hukum-hukum Gas :

 Hukum Boyle

Pada abad ketujuh belas, Robert Boyle mempelajari perilaku gas secara sistematis dan kuantitatif. Dari serangkaian percobaannya, penyelidikan Boyle tentang hubungan tekanan volume dari sampel gas. Boyle memperhatikan bahwa, jika suhu dijaga konstan, volume(V) dari jumlah tertentu gas menurun, sejalan dengan kenaikan tekanan totalnya (P), yaitu tekanan atmosfer ditambah dengan tekanan yang disebabkan oleh penambahan. Dan sebaliknya apabila tekanan yang diterapkan menurun, maka volume gas akan meningkat. Maka dari itu hukum Boyle menyatakan bahwa :

“Apabila suhu gas yang berada dalam bejana tertutup dipertahankan konstan, maka tekanan gas berbanding terbalik dengan volumenya.”

PV = konstan

P1V1 = P2V2

Apabila hubungan antara tekanan dan volume dalam hukum Boyle dilukiskan, maka akan terbentuk kurva isotermal yang artinya bersuhu sama.

Hukum Charles

Hukum Boyle tergantung pada system yang dijaga konstan hukum Charles menyatakan bahwa :

“Jika tekanan suatu gas dalam bejana tertutup dijaga tetap, volume (V) gas itu sebanding dengan suhu mutlaknya (T).”

Apabila hubungan antara volume dan suhu gas pada hukum Charles kita lukiskan, maka akan terbentuk kurva isobarik yang artinya bertekanan sama.

 Hukum Charles dan Gay Lussac

Hubungan antara volume gas dan suhu diketemukan oleh ahli físika Perancis Jacques Charles pada tahun 1784 dan secara terpisah, oleh Gay-Lussac, yang mempublikasikannya pada tahun 1802. Diperoleh adanya hubungan antara suhu yang dinyatakan dalam Celsius dengan suhu Kelvin atau suhu mutlak, yaitu :

T (K) = t (⁰C) + 273,15⁰

Pada tekanan konstan volume gas dengan massa tertentu, bertambah (berkurang) kira-kira 1/273,15 volumenya pada 0^oC untuk kenaikan (penurunan) suhu setiap derajat Celsius. Secara matematis

Vt = Vo (1 + at)

a = 1/273,15 untuk setiap gas

 Hukum Avogadro

Dalam tulisannya pada tahun 1811, Avogadro menunjukkan bahwa hukum Gay-Lussac dan teori Dalton dapat sejalan. Apabila ada dua anggapan :

1. Volume yang sama dari gas yang berbeda, pada keadaan suhu dan tekanan yang identik mempunyai jumlah partikel yang sama.

2. Pada umumnya yang dimaksud partikel gas adalah molekul-molekul yang terdiri dari sejumlah atom yang bergabung.

Avogadro mengusulkan bahwa hidrogen dan oksigen keduanya berbeda sebagai molekul-molekul diatomik, yaitu H₂ dan O₂, dan bahwa air mempunyai dua atom H untuk setiap atom O. Pada reaksi hidrogen dan oksigen, molekul O₂ pecah menjadi setengah molekul. Molekul H₂ dan setengah molekul O menghasilkan molekul (H₂O) yang sama dengan jumlah molekul H₂ yang bereaksi.Hipotesis Avogadro dapat dinyatakan dengan dua cara yaitu :

1. Volume yang sama dari gas berbeda yang diperbandingkan dengan pada suhu dan tekanan sama mempunyai jumlah molekul yang sama.

2. Jumlah molekul sama dari gas yang berbeda diperbandingkan pada suhu dan tekanan sama mempunyai volume sama.

Aplikasi dalam Kehidupan Sehari-hari

Pada berbagai hukum tentang gas kita akan menemukan aplikasinya, bahkan kita sering menemukannya di sekitar kita, seperti pada :

1. Peniupan balon berarti memberikan udara lebih banyak (lebih banyak molekul udara) ke dalam balon, yang memperbesar volumenya.

2. Memasukkan gas ke dalam ban mobil, maka bentuk gas akan berubah seperti ban dalam mobil. Demikian juga dengan volumenya ketika berada dalam ban, gas menyebar memenuhi seluruh volume ban. Dalam hal ini maka volume gas berubah seperti volume ban.

3. Tumbuh-tumbuhan biasanya membutuhkan CO₂ untuk melakukan fotosintesis karena terdapat perbedaan konsentrasi CO₂ antara bagian dalam daun dengan udara luar, maka molekul-molekul CO₂ pindah ke dalam daun. CO₂ berdifusi ke dalam CO₂.

4. Ketika membakar sampah, biasanya konsentrasi asap di sekitar tempat pembakaran sampah cukup tinggi ketika seseorang merokok, tampak di sekitar ujung rokok yang terbakar biasanya memiliki konsentrasi asap yang tinggi. Karena terdapat perbedaan konsentrasi, maka molekul-molekul asap secara otomatis menyebar dari tempat yang berkonsentrasi rendah. Molekul-molekul asap yang pada awalnya mengumpul maka pada akhirnya akan menyebar.

5. Ketika kita menyemprotkan parfum ke tubuh, tempat di mana parfum tersebut disemprot memiliki konsentrasi yang tinggi. Karena terdapat perbedaan konsentrasi, maka molekul-molekul parfum bergerak dari tempat yang berkonsentrasi tinggi menuju tempat yang berkonsentrasi rendah.

6. Aplikasi dari gas selain dari yang diatas adalah piston pada mobil. Tujuan piston dalam silinder adalah mengubah folume dari isi silinder, perubahan volume bisa diakibatkan karena piston mendapat tekanan dari isi silinder atau sebaliknya piston menekan isis silinder piston yang menerima tekanan dari fluida dan akan mengubah tekanan tersebut menjadi gaya(linear). Membuka-menutup jalur aliran. Dengan fungsi tersebut,maka piston harus terpasang dengan rapat dalam silinder.satu atau beberapa ring(cincin) dipasang pada pisto agar sangat rapat dengan silinder. Pada silinder dengan temperatur kerja menengah keatas, bahan ring terbuat dari logam, disebut dengan ring piston. Sedangkan pada silinder dengan temperatur kerja rendah, umumnya bahan ring terbuat dari karet, disebut dengan ring sil.